仿真技術的應用范文

導語：如何才能寫好一篇仿真技術的應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】計算機 仿真技術 發展 應用

1 計算機仿真技術簡介

隨著計算機技術的發展，計算機仿真成為可能，使用專門的軟件，借助多媒體技術可以給人身臨其境的感覺。仿真技術的發展，很大程度上得益于控制工程技術的發展，在控制工程中需要使用計算機進行仿真實驗。計算機仿真技術的應用能夠加快產品開發周期，提高產品質量，提高工作效率，減少經費開支。

2 計算機仿真技術原理

通常情況下，計算機不能夠對外界信息進行認知，因此需要建立相應的數學模型來反映事物的本質特點。

通過數學模型能夠清楚地反映出研究對象的特點，通過模型轉換，使用計算機算法等將數學模型轉化成計算機能夠處理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是計算機仿真的關鍵，再進行仿真實驗，通過仿真實驗對之前設置好的模型進行模擬，獲得仿真結果。對仿真實驗的結果進行評價通常采用反向驗證和置信通道法。

3 計算機仿真技術應用

隨著信息技術的發展，計算機仿真技術得到了廣泛的應用，改變著傳統的生產生活方式。計算機仿真在交通工程、制造領域、教育領域等都得到了較好的應用。

3.1 交通領域

人和車輛是交通的主要組成部分，要考慮安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通過虛擬技術，增加各種誘發因素，進而對某一路段的交通安全情況進行評價。

計算機仿真可以有效地對交通安全進性評價。仿真過程能夠實現可視化操作，能夠更加直觀地進行分析，不同于傳統的數值仿真。比如，對某路段進行交通安全評價時，傳統的絕對數和事故率方法可以進行評價， 還可以在虛擬環境中設置不同的交通工具，考慮人的行為感知的情況下，進行評價。

3.2 制造領域

制造業是國家的第二產業，對各行各業影響深遠，汽車制造是制造業的重要組成部分。實驗課題難度大，成本高。計算機仿真可以很好地解決這個問題，比如對碰撞試驗來說，通過建立相應的數學模型，可以對實驗過程進行模擬。

3.3 教育領域

使用計算機進行模擬仿真分析已經成為當前重要的研究方法，在教學模擬實驗中，采用多媒體可以很好地提高教學水平。計算機模擬實驗能夠在相關實驗設計思想和方法的指導下，改變傳統教與學、理論與實踐的關系，發揮研究人員的主動性。計算機仿真模擬可以加深對相關理論的理解，提高實驗水平。

3.4 計算機仿真技術在其他領域的應用

計算機不僅僅在交通、制造、教育領域得到大量應用，在軍事領域、消防、音樂等領域均有較廣泛的應用。通過計算機仿真，可以使用模擬駕駛器進行模擬，從而降低戰機、戰車、燃油的損耗，在進行軍事武器研發時，可以縮短研發周期，降低研發成本。計算機仿真在消防中的應用，可以對現場的溫度、空氣流動速度、火荷載、逃生路線等進行模擬，從而提高應對突發事件的能力，提高設計科學性。

4 計算機仿真技術的發展方向和趨勢

4.1 計算機仿真技術發展方向

網絡化仿真。仿真系統開發兼容性不強、開始周期長，費用昂貴，難以實現信息共享，隨著計算機技術和網絡技術的發展，計算機仿真技術取得了較大水平的提高。利用網絡技術的優勢，可以實現仿真系統共享。系統的網絡共享能夠提高資源的利用效率，避免不必要的重復開發，減少科研經費。

虛擬制造技術。虛擬制造技術發揮計算機仿真技術的虛擬現實技術的優勢，使用計算機完成對產品的管理和控制，虛擬制造技術已經成為計算機仿真技術發展的重要方向。

4.2 計算機仿真技術發展趨勢

隨著計算機技術和仿真技術的發展，仿真技術很好地解決了各學科發展中的問題，很大程度上提高了工作效率，更加形象直觀地進行仿真實驗，節約了產品開發周期，降低了開發成本，提高了產品質量。計算機軟硬件性能得到了較大水平的提高，進一步促進了仿真技術的發展。仿真技術主要朝著面向對象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向發展。

4.2.1 面向對象仿真建模

發揮計算機的符號處理能力，可以提高人們對仿真對象的認知速度，與傳統的人工建模有著較大的進步。面向對象的仿真建模，可以最大程度提高系統的建模能力。此外，面向對象的仿真建模操作難度小，更容易使用，可以發揮仿真技術的優勢。

4.2.2 分布式仿真

分布式仿真將不同分布位置的計算機通過網絡進行連接，形成時間空間相互禍合虛擬仿真環境。分布式仿真系統由幾個子模型組成。部分是仿真系統中，主要有動態、靜態數據分割技術、功能分割技術等。

4.2.3 智能仿真

在仿真的不同階段引入知識表達和處理技術，可以縮短仿真建模時間，提高模型效率，幫助用戶做出最優決策，及時修正模型，界面更加智能化，增加仿真系統的尋優能力。

4.2.4 其他仿真

一些仿真可以實現高度的可視化，對仿真過程進行形象展示，便于研究人員真實地對仿真過程進行分析，易于理解。踴仿真能夠將聲音、視圖等元素加入其中，交互性更強。

5 結語

計算機仿真伴隨著其他學科的發展而快速發展，隨著計算機技術的快速發展，計算機仿真技術很好滴解決了其他學科的問題。計算機仿真經歷了從簡單的原型到物理模型，再到今天的動態顯示仿真過程，并可實現可視化操作。多媒體技術、人工智能、可視化等技術同仿真技術的結合，仿真技術的發展和應用將更加廣泛。在不遠的將來，計算機仿真技術在生產生活中會發揮更大的作用，促進社會經濟的發展。

參考文獻

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遼寧建筑職業學院遼寧遼陽111000

摘要院近年來，虛擬仿真技術在高職實踐教學中發揮著非常重要的作用。隨著虛擬仿真技術的迅速發展，高職實踐教學正向著校內虛擬仿真實踐和校外頂崗實習相結合的教學模式轉變，必將通過推動高職實踐教學的改革發展來促進職業教育的發展。本文介紹了高職實踐教學中應用虛擬仿真技術的原則及應注意問題。

關鍵詞 院虛擬仿真技術；高職實踐教學；原則；問題

高職院校的實踐教學是實現其培養目標的重要途徑，對提高畢業生的創新創業能力非常重要，也反應出院校的辦學特色。近幾年，全國高職院校正在進行著一場如火如荼的實踐教學改革，虛擬仿真技術的發展又推動了將仿真技術應用到高職實踐教學的發展進程。但是其發展的速度不是很快，由于虛擬仿真軟件的有效性及先進程度嚴重制約著其發展的速度。怎樣才能將虛擬仿真技術科學地、有效地應用到高職實踐教學中去，充分發揮并優化實踐教學在高職人才培養工作中的重要作用，全面提升高職畢業生的職業能力、就業創業能力及創新能力是擺在所有高職院校面前的新挑戰。

1 實踐教學中應用虛擬仿真技術的原則

虛擬仿真技術是應用計算機技術模擬出逼真的虛擬現實的場景，使用者通過應用設備與虛擬環境進行相互作用及影響來體驗到一種身臨其境的感覺。虛擬仿真技術能使人不受時間和空間的限制去接觸非現實的環境，這樣在不受條件和環境的限制下去探索和發現現象的本質。虛擬仿真技術給高職實踐教學的改革提供了更廣闊的空間，將虛擬仿真技術應用到高職實踐教學中還要注意以下幾個方面。

1.1 高職實踐教學的目標是提高學生的崗位職業能力，這就要求學生在實踐教學的過程中要深入到實際崗位，在一線進行實踐操作學習。從而，實踐教學中應用虛擬仿真技術的第一步就是要認真分析和調查學生的實踐崗位的職業特點和要求，以實際工作過程和真實的工作任務為基礎去設計和整合實踐教學內容及任務，做到充分利用虛擬仿真技術去構造不受時間及空間限制的符合教學目標要求的立體化實踐教學環境，實現對真實職業場景的模擬再現，使學生在具體的場景中完成學習任務，做到傳授、學習、操作融為一體，能夠在不同的場景中學習自如，做到職業性與場景性相結合。

1.2 當今隨著市場經濟的發展和科技的進步，高職院校越來越重視培養畢業生的職業崗位技能，高職院校不斷進行教育教學方面的改革，更加注重提升畢業生的就業能力和適應整個職業生涯發展的要求。所以，高職院校設計的實踐教學任務就要和企業生產一線的實際工作和學生參加工作后的實際崗位相適應，培養學生的職業崗位能力。在設計虛擬仿真的實踐教學體系的過程里，要挑選具有代表性的，技術先進的設備及工藝技術等，應該注重體現與情境相關的基于工作過程的知識與技能的學習，使學生在完成一個學習任務之后能夠對完整的工作流程、操作模式和崗位具體情況得以學習和掌握，從而能夠與相關的職業實踐活動聯系起來，掌握完成工作任務的方法及解決相對復雜的綜合問題的技巧，能夠適應未來崗位對高職畢業生提出更高的職業能力要求。除此之外，應該重點開發設計那些以培養核心與關鍵技能為目標的實踐教學項目，做到先進性與典型性相結合。

1.3 把虛擬仿真技術應用到高職實踐教學的過程中，要充分抓住虛擬仿真技術構想性的特點，按照學生心理和認知方面的水平，根據教學內容來設計構思實踐的教學場景，培養學生的學習興趣，拓展學生的想象空間，使學生學習到知識，充分理解概念的含義，領會實踐教學所傳授的知識點，提高學生的創新創造能力。運用虛擬仿真技術選擇適量的教學內容，把抽象的內容具體化，復雜的問題簡單化，微觀的內容宏觀化，這樣能夠有助于學生理解和掌握操作方法，并達到熟練操作的程度，使得實踐教學的效果達到預期的目標。

1.4 利用虛擬仿真技術來進行實踐教學系統的設計過程中，應該抓住仿真技術交互性強的特點，設計出互動性強、協作性高的實踐教學任務，使學生在虛擬現實的實踐場景中完成自己的實踐操作工作，在整個過程中要注重培訓學生們共同解決實際問題的能力。并且，利用虛擬仿真技術設計的實踐教學系統要突出其智能性的特點，該系統能夠對學生的實踐操作成果進行及時的跟蹤與反饋，并且可以依據學生的操作情況給予合理的評價，還能夠及時給予有針對性、個別化的指導，做到交互性與智能性相結合。

2 虛擬仿真技術在應用中應該注意的問題

2.1 虛擬實訓不能替代實操實訓。高職實踐教學中利用虛擬仿真技術，實現了實訓環境的改善，教學過程的優化，還解決了很多實訓教學方面的難題。不過利用虛擬仿真技術來設計高職實踐教學內容，不代表虛擬實訓可以完全替代實操實訓，兩者存在著本質的區別。虛擬仿真技術只是通過去模仿一些實際的生產和工作實踐過程，讓學生在過程中學到一種間接的經驗，而不能完全替代真實的現場操作。所以，在應用虛擬仿真技術的實踐過程中，必須認清虛擬實訓和實操實訓的本質區別。設計虛擬實訓的思路是：首先是把實操實訓無法實現任務利用虛擬仿真技術來設計虛擬實訓教學來實現；其次是要依據現代教育理論來設計實踐教學任務，把虛擬仿真技術設計的虛擬實訓教學內容放在前面進行，而把實操實訓安排在后面，并將二者完美的結合在一起，獲得最好的教學效果。

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【關鍵詞】數字化 工藝設計 裝配仿真

數字化裝配仿真技術在產品的設計階段，實現虛擬產品的預裝配，驗證和改進產品的裝配工藝過程，生動直觀地展示產品的可裝配性，從而提高產品的裝配效率，減少裝配時間和費用。數字化技術的應用從根本上改變了傳統的飛機設計和制造方式，大大地提高了設計水平，最大限度地避免了設計漏洞和缺陷，減少了返修率。近年來，國外飛機數字化裝配技術的研究主要集中在裝配分析與仿真、裝配數據管理、裝配工裝夾具設計制造以及自動化裝配等方面。裝配過程仿真與優化技術的使用使波音、 空客取得了顯著的效益，比如空客典型部件的裝配周期縮短了60%，裝配工藝的設計周期縮短了30%～50%，裝配成本卻減少了近20%～30%。

一、傳統裝配設計存在的問題

（一）裝配工藝設計仍然停留在二維方式

傳統的工藝設計是由設計人員在頭腦中想象出三維裝配空間，以及設計裝配順序，然后再用二維的方式描述出來。傳統的工藝設計質量主要取決于工藝設計人員的高超的技術水平和豐富的設計經驗，操作人員則要根據設計人員的設計文件以及二維工程圖紙，在大腦中還原設計人員構建的三維裝配空間，進而理解裝配順序及需求，如此設計非常容易在設計人員與操作人員之間產生偏差，造成嚴重的裝配錯誤，因此，二維模式的裝配工藝設計嚴重阻礙了制造業的快速發展。

（二）缺少科學的工藝設計優化方法

傳統工藝設計主要以二維的設計為主要模式，工藝設計的修改和優化周期較長，方案的優劣主要取決于設計人員的工作經驗，缺乏科學的研究方法，沒有定性定量的分析，制造工藝水平因人而異，會增加制造周期和制造成本。傳統工藝設計中制造資源的二維描述可能導致設計過程中對細節設計的淡化，不能充分利用三維CAD數據，不能完全消除工藝設計轉換造成與產品設計數據的不一致性，難以實現工藝設計的繼承性、規范化、標準化。

（三）無法進行一些三維工藝設計

工藝設計環境不具備三維工藝驗證能力，不能用三維的方式準確的檢測工藝設計過程中存在的錯誤，還可能會導致裝配中裝配順序是否合理、工藝設備是否滿足需求、操作空間是否要開敞等一系列的問題，直到在生產試制階段才會發現。任何一個環節出現了問題，都會影響飛機制造的進度和質量，進而造成巨大的損失。

二、數字化裝配設計和仿真

（一）ARJ21中央翼組件特點

ARJ21中央翼組件式飛機上機身與外翼對接部位，是全機對接基準件。該組件有一些特點，比如定位精度要求高，協調部位多，工人操作困難，工裝定位器多等，使得工藝設計過程更細致，也更復雜。如果按照傳統工藝設計模式，不僅不能在規定時間內完成中央翼工藝準備，而且可能因為考慮不周、經驗不足等原因造成試制過程停工，甚至返修等嚴重問題。

（二）工藝規劃設計

我們采用DELMIA軟件來進行設計，在DELMIA的數字化工藝設計模塊支持下，將產品數據導入到數字化工藝設計環境，直接使用產品數字化數據進行工藝設計，能夠有效提高設計效率，保證產品數據的準確性和唯一性。工藝規劃設計方法有兩種：

方法一：1在數字化工藝設計模塊，以設計樹為基礎來構建工藝樹；2在數字化工藝仿真模塊瀏覽三維裝配順序；3根據三維模擬效果，在數字化工藝仿真模塊下修改工藝組件定義及裝配順序；4根據三維顯示，在數字化工藝設計模塊直接修改工藝組件定義。重復123步驟，直到獲得滿意的規劃設計并記錄下裝配工藝設計模型。

方法二：1在數字化工藝設計模塊命名工藝裝配件；2在數字化仿真模塊，拆分設計裝配模型獲得裝配順序；3在數字化工藝仿真模塊，瀏覽三維動態裝配順序，修改并完善工藝組件定義，直到獲得滿意的規劃設計并記錄下裝配工藝設計模型。

（三） 裝配過程仿真及結果輸出

在數字化工藝設計模塊對裝配過程進行實時仿真與分析，然后優化飛機零部件的裝配順序以及裝配路徑、裝配操作姿態、工具使用方案等，檢驗裝配工具的可達性、裝配操作空間的開敞性，為產品設計、工裝設計、工藝設計提供可靠的依據。數字化的裝配工藝設計輸出結果十分豐富，可以實現我們想象的大部分形式。可輸出AVI文件，比如詳細裝配操作AVI文件等。還可以輸出各種形式的報表，比如輸出包含零件三維信息的文件等。

三、數字化工藝裝配技術特點

（一）工藝設計特點

首先，數字化裝配工藝設計以產品設計數據為源，在工藝設計數據的基礎上，通過增加和補充工藝設計內容的方式來建立符合要求的工藝裝配模型，使得工藝效率得到大大的提高，同時也保證了產品數據的前后一致性。其次，數字化裝配工藝設計的工藝人員很容易能夠獲得相關的制造資源的詳細數據，這不僅為工藝設計提供了堅強有力的支持，在很大程度上使工藝設計更加標準，更加規范，而且使工藝設計的效率大大提高，質量也得到了保證，同時也降低了制造成本。然后，二維設計與三維設計相互結合，汲取各個的優勢，使工藝人員可以以多種方式完成并完善工藝設計，工藝優化簡單而且有效。此外，數字化裝配工藝設計有各種各樣的輸出形式，工藝人員不需要接受培訓就可以方便地使用相關的設計數據，這將在很大程度上提高產品數據利用率，保證工作效率。

（二）過程仿真特點

裝配過程仿真是當前先進產品設計的驗證、優化手段。DELMIA的數字化工藝仿真系統具有優秀的特性，可以使工藝人員更直觀、定性、定量的分析每個工藝設計細節，可以將以前大量的再試制過程中驗證、優化的設計結果提前在計算機網絡環境中模擬，這種方式不但可以提前發現問題，而且可以通過科學測量和分析手段，設計比較合理的改進方案。

比如在裝配仿真過程中發現的部分工藝設計問題：1中央翼下壁板距型架地板約1350mm，操作人員很難把工具鉆進中央翼里進行相關工作，為此可以在工裝對稱兩側分別增加一個高約800mm的活動梯，方便操作人員的進出。2操作人員需要拿著工具進入中央翼里工作，我們在仿真分析中分析得到右腿與上部軀體夾角106.53度，接近極限113度，工作環境極其惡劣，可以根據仿真結構，更改連接方式，盡最大程度的改善操作人員的工作姿態。

四、結束語

數字化裝配技術在制造業中起著舉足輕重的作用，是產品制造過程中的關鍵工序。數字化裝配仿真技術有著強大的優勢，可以大大縮短產品的開發時間，提高產品的生產質量，還可以降低產品生產成本，可以檢驗裝配順序。

近年來，科學技術與信息技術迅猛發展，傳統的設計方法逐漸地被現代的科學的設計方法所取代，國內投入大量的人力物力財力進行新的設計方法的探索與研究，在機械系統中，數字化裝備仿真技術的得到了廣泛的應用。產品數字化制造的基本前提是數字化的工藝設計，產品設計是制造業的靈魂，只有高質量的產品設計方案，才能進行高質量、高標準的數字化制造。在我國，大力推廣仿真技術應用能力建設已經成為貫徹科學發展觀、建設創新型國家的迫切需要。

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關鍵詞：水利工程；計算機仿真技術；應用

前言：在現在的水利工程建設當中，因為工程建設本身的難度較大以及當地的地理條件較差或者是其他等等的一系列條件都使得水利工程建設的本身得到了非常大的限制。但是，隨著科學技術的快速發展，特別是電子計算機仿真技術在水利工程施工當中的大規模利用，使得我國的水利工程建設速度和質量水平有著一個非常大的提高，它可以有效的解決在實際工程建設當中所出現的困難。以下，就是電子計算機仿真技術在實際工程當中的應用。

1我國水利工程面對問題的探討

1.1對于導截流和圍堰工程施工

在興建水利樞紐過程中，導截流是施工總進度計劃中的控制性環節之一，截流的成敗，將直接影響整個工程的全局，因此一向倍受重視。導截流設計是經濟性和安全性之間的一種最佳選擇，往往由于復雜的自然因素影響或決策變動等原因，需要反復修改和調整；另一方面，水電建設市場的競爭環境又要求投標者高效率、準確的編制施工組織設計，以取得投標承包的最佳結果。顯然，傳統的計算方法很難滿足這一要求。

1.2地下工程施工

隧洞施工過程的地下廠房系統施工開挖量大，施工強度高，施工條件復雜，是一個極其復雜的過程。由于工序的作業時間的隨機性，容易產生隨機排隊現象而影響其他作業；由于地下洞室系統縱橫交錯，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合與相互干擾錯綜復雜；在安排各個洞室施工先后順序及隧洞施工順序時，需要考慮對工程的總工期、圍巖穩定、通風散煙條件、施工強度以及交通運輸等問題的影響。各個洞室施工在時間、空間上的邏輯關系復雜，傳統橫道圖難以直觀地揭示其復雜的時空關系。因而僅靠設計人員采用傳統的方法分析計算，難以確定合理的施工機械設備配套方案、制定合理的施工進度計劃和施工組織設計方案，難以全面、快速、準確地掌握施工全過程。

2水利工程施工中計算機仿真技術應用的探討

2.1對于壩體混凝土澆筑施工的探討

壩體混凝土澆筑過程仿真的基本思路是：首先對澆筑塊、投入使用的澆筑和運輸設備分別進行編號；然后，按照給定的澆筑方案所要求的各種約束條件安排注塊的澆筑順序，并算出各澆筑塊澆筑施工進程，從而算出該方案下的大壩施工工期。重復計算多個方案，得出不同結果，最后經過綜合比較，即可選出最優方案。這些程序設計多采用大眾熟悉的應用軟件，仿真計算成果采用現在常用的軟件輸出，程序設計采用開放式人機對話模式，具有了較高的可操作性和實用性。根據混凝土壩的施工特點，實時動態仿真系統主要具備以下主要功能： 工程量計算、計算機跳倉選塊、多種施工機械組合配套、方案與設備比較、進度表達、圖形處理。

2.2對于導截流和圍堰工程施工的探討

在水利工程建設施工中的截流方法中最常用的是平堵和立堵兩種方法。這兩種方法，尤其是立堵法的施工過程計算機仿真在料場規劃與調度、交通運輸組織方面與土石壩施工十分相似。與土石壩不同的是戧堤填筑。以立堵法為例，工程量更加集中，施工強度更大，對機械設備配置的要求更高，施工組織更加嚴格，而且戧堤基本上是水下施工，截流過程中的填筑方量和拋投材料的粒徑受流速變化的制約，一方面填筑方量受截流流量的影響；另一方面，需隨著龍口寬度的變化進行所謂的“流速分區”，因此截流施工的計算機仿真較多的依賴于截流水利計算與河道水文、地形、地質條件，模擬截流施工的進程，預測截流水力學參數的變化，確定各分區拋投材料的類型、尺寸和數量，能夠為決策機構提供及時、可靠的依據。

2.3對于地下工程施工的探討

地下工程施工過程仿真的基本思路是：首先明確施工過程中有哪些活動以及各活動之間的邏輯關系，活動需要哪些初始資源及數目；然后由模型的組成部分按照節點間的邏輯關系建立起循環運行的網絡模型。以隧洞工程施工為例，利用該模型進行隧洞施工過程仿真，可得出施工工期、機械設備生產率、資源閑置等待時間、資源利用率、施工費用及找出擁塞點等，從而為決策提出所需的多種信息。通過地下洞室群施工全過程動態仿真，可以對施工過程進行定量計算與分析，進行多方案的比較和優化，直到得出滿意方案。采用計算機仿真技術，通過模擬工程對象的循環過程和隨機時間，可算出不同資源水平和施工組織情況下循環過程的工期和成本，并找出擁塞點，通過靈敏度分析可以得到合理的機械配套組合及理想的工期成本最優方案。

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關鍵詞：石油化工 實驗教學 虛擬仿真技術 教學模式

對于石油化工加工這樣實踐性很強的課程，實驗教學是極其重要的。課堂教學+工廠實習的模式在理論上雖然可以達到教學預期目標，但實際應用起來存在一定的弊端，實際教學效果離預期目標存在一定差距。

一、石油化工加工實驗教學模式與存在的問題

1.目前石油化工實驗教學模式

目前石油化工實驗教學課程一般采取課堂教學+工廠實習的模式進行。具體按照以下步驟進行：

1.1課堂教學

石油化工加工教學內容主要包括加工原理、加工工藝流程、工藝參數、主要設備、操作規程及故障處理。

多媒體技術興起之前，教師通過口頭講述和粉筆書寫傳授石油化工加工知識。但如設備元素是如何構建成設備、操作規程和故障處理教師很難通過圖畫等方式來講述，主要是因為一般操作規程和故障處理步驟繁多復雜非常耗費時間而且讓學生感覺枯燥無趣，所以此類課程課堂教學一般只講述加工工藝流程，而不具體講解實際生產中操作規程和故障處理。

多媒體技術興起后廣泛應用于石油化工加工課堂教學。采用多媒體教學，教師可以節省書寫的時間，擁有更多的時間來講解。同時，課件變得豐富多彩，比如設備結構可以有具體的實物圖，甚至可以采用動畫的形式來演示設備各組成元素如何構建成為設備。但針對石油化工加工操作規程及故障處理，多媒體技術依然無能為力，教師雖然能將規程和故障處理呈現在課件上，但通常只能放映給學生粗略看看。

此外，部分高校課堂教學會配合一些按實物比例縮小的模型輔助教學。但模型只能針對實體物件，對于石油化工加工原理、流程、參數、操作的教學等無法應用。

1.2工廠實習

工廠實習內容主要包括加工原理、加工工藝流程、工藝參數（調試及范圍、影響）、主要設備（結構及控制指標）、操作規程及故障處理。

實習時由工廠技術人員對加工原理進行口頭講述，引導著學生沿著加工流程路線講解加工流程、工藝參數、設備；操作規程和故障處理一般只是簡單講解，學生自學為主。講解完成后學生可以自主在允許范圍內參觀學習，在此過程中，學生若有不清楚的地方可向技術人員咨詢。

2.目前石油化工實驗教學模式存在的問題

2.1課堂教學的抽象性與枯燥性

在多媒體技術應用于石油化工教學之前傳統的教學模式非常陳舊，沒有調動起學生的學習積極性，教學效果比較差。雖然近年來運用多媒體教學手段，教學形式相對豐富，但是由于時間與空間的限制，學生也很難深入有效地學習。

2.2工廠實習的局限性

工廠實習是課堂教學的補充與完善，是學生綜合能力培養與訓練的重要教學環節。傳統的工廠實習是將學生帶入企業，請技術人員講解理論和實踐經驗。由于學生人數不斷增加，實習時間和經費有限，企業內部各項管理措施的限制，學生在實習中只能增加感性認識，很少有動手操作的機會。只能從表面上對企業的生產情況、工藝流程與設備性能形成感官認識，無法接觸生產的工程實際問題，使生產實習的預期效果大打折扣，難以達到教學目標的要求[1]。又由于工廠現場存在機器噪音，而實習一般安排全班同學一起進行，因此，工廠實習時技術人員的講解作用有所減弱。此外，石油化工加工有一定危險性，一般學生實習只能到相對安全的地方，看到工藝流程和設備的一部分，學生在生產實習后還是很難把課本理論知識和現場實際相結合。

2.3課堂教學與工廠實習的銜接性

實驗課的真正目的就是讓學生通過課程的學習能透徹清晰地理解理論知識，鞏固其專業技能[2]。但傳統教學模式是在理論課之后，根據學生的課程安排并結合實習企業的生產管理要求安排工廠實習。因此，工廠實習與課堂教學存在一個較長的時間間隔，此類課程課堂教學本身比較枯燥，學生可能對一些知識有所遺忘，課堂教學與工廠實習銜接性不好。

二、虛擬仿真技術在石油化工加工實驗教學中的應用

虛擬仿真技術是一門多學科的綜合性技術，將先進的仿真技術與網絡技術相結合。石油化工加工虛擬仿真就是以化工生產過程基本規律為依據，利用數學建立模型方法，在計算機上再現該生產過程的一種應用技術。各種單元操作以及生產工藝過程都可以通過仿真軟件真實地再現其生產過程，使學生在一個逼真的環境中獲得對工藝知識的徹底理解、對實際操作技能的熟練掌握[3]。

石油化工加工課程是一門實踐性很強的學科，但受客觀條件的限制，目前石油化工加工的實驗教學難以達到預期教學目標。模擬仿真教學提出了真實現場實物演示的教學模式，可以彌補客觀條件的不足，有利于提高石油化工加工教學的教學水平[4]。

1.仿真技術在石油化工實踐教學中的功能

石油化工加工課程與工程實際聯系緊密，在實踐條件有限的情況下，通過虛擬仿真軟件進行仿真教學，使學生親自體驗整個過程，培養其綜合運用知識的能力及化強其工程意識。

1.1仿真課堂教學

仿真課堂教學與傳統的課堂教學不同之處在于，仿真課堂教學在仿真實驗室內進行，教師一方面通過多媒體技術進行傳統意義上的講授；另一方面可以結合仿真現場各種設備模型和參數調試來講解；在這種課堂教學模式下，學生對設備裝置、工藝指標的控制都有了深刻的認識和理解。

1.2虛擬仿真實訓

學生根據所學的內容在相應仿真環境中進行仿真實訓操作，可以自由調試各個工藝的參數，自由控制各個節點實訓內容，對工藝流程動態參數及注意事項作詳細分析和設定。虛擬仿真技術和實際情境實驗結合的模式可合理有效配置教學資源，解決實踐課時少的問題，形成多元化的教學環境。

2.仿真技術在石油化工實驗教學中的價值

仿真教學提高了教學效率，調動了學生的學習積極性。其次，仿真教學中的演示和實驗，可以讓學生更生動形象地觀察，讓其能夠快速地掌握操作步驟和工藝原理。最后，仿真實訓只是一種模擬，學生進行實驗時不會因錯誤操作而引起不良效果；反復操作時，也不會造成原料的浪費；仿真實訓在故障分析中具有獨到作用，沒有實際生產可能存在的潛在危險，保證了學生的安全。

三、小結

采用“仿真課堂教學+仿真實訓+工廠實習”模式，學生可以結合所學的理論知識，分析判斷模擬操作中出現的問題，并根據幫助提示加以解決處理，仿真訓練完成后，學生再進行工廠實習。通過前期仿真課堂教學和仿真實訓階段，學生已經熟悉企業生產所采用的DCS控制系統，并且對操作室的DCS系統的使用能夠很快地理解[3]。因此，采用“仿真課堂教學+仿真實訓+工廠實習”模式可以顯著提高石油化工加工實驗教學效果。

參考文獻

[1]袁曉麗，萬新，杜長坤等.仿真技術在冶金工程專業實踐教學中的應用[M].重慶科技學院學報，2013（3）：191.

[2]李艷云.仿真技術在電子技術教學中的應用[M].2013（2）：82.

[3] 李廷真 賴慶軻 黃美英.淺議化工仿真技術在化工專業實踐教學中的作用[M].中國西部科技，2013（7）：92-93.

篇6

關鍵詞：計算機；仿真；技術；環境；執法

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 18-0000-01

Computer Simulation Technology Application in Environmental Law Enforcement

Zhou Jing

(Changzhou Environmental Monitoring Unit,Changzhou 213022,China)

Abstract:This paper studies the computer simulation technology in environmental law enforcement applications,analysis of the advantages of computer simulation technology and the specific implementation,and enforcement of environmental chemical companies as an example,chemical companies environmental systems Fencheng water,air and solid Waste three parts,to establish a chemical environment,the system dynamics simulation model,has some practical significance.

Keywords:Computer;Simulation;Technology;Environment;Law enforcement

一、計算機仿真技術的優點以及實施過程

（一）計算機仿真技術的優點。計算機仿真技術可以十分迅速的對多種方案進行比較，通過計算機能夠在很短的時間之內對多種方案進行仿真模擬；計算機仿真技術的成本比較低，它和真實的原型試驗的不同之處是，它是虛擬現實技術，不會破壞原型，需要的只是軟件的開發和應用費用，而且，只要軟件投入到使用中，它就能夠進行多個方案的計算，并且具有極高的重復使用率，總體成本比較低；計算機仿真技術的可靠性高；計算機仿真技術的實用性強，它可以在多個方面進行應用，只要是能夠用數學進行描述的模型，幾乎都是能夠用計算機來對系統的行為進行模擬，并且還能夠對未來的發展趨勢進行預測等等。

（二）計算機仿真技術的實施過程。首先就是模型的建立，按照研究對象以及研究目的的不同，在進行仿真之前，首先就是要按照實際的問題來抽象出一個確定的系統，并給出系統的邊界條件以及約束條件，接著利用數學、動力學以及其他學科的相關的只是來把這一系統用數學表達式進行描述，這也就是我們所說的數學建模，按照研究目的的不同，系統的數學模型也不同，具體可以劃分成為靜態模型、動態模型、離散事件動態模型以及混合時間動態模型等等。其次就是要進行模型的輸入，也就是要結合軟件的不同特點來對前一步中所建立的數學表達式輸入成計算機所能夠處理的形式，也就是仿真模型，這一模型是進行計算機仿真的關鍵之所在。接著是模型的仿真計算，把前一步所得到的仿真模型載入到計算機中的計算模塊中，并根據預先設定好的實驗方案來進行仿真的計算，這也就是我們所說的“模型仿真計算”。

二、化工企業環境系統的仿真模型

仿真模型的建立

對于化工企業來講，資源對系統的影響主要體現在固體廢棄物污染、水污染以及大氣污染這三方面對環境的影響，所以，環境系統的結構是把資源作為核心，并且是由污水處理系統、大氣污染的處理系統以及固體廢棄物污染處理系統構成的，具體情況如下：

（一）污水處理系統。以蘇南某個縣區的化工工業園區的化工企業所排放的廢水為例，廢水中的污染物主要就是五日生化需氧量、化學耗氧量、氨氮含量、懸浮固體物質以及石油類等等，另外還有一些少量的鐵離子、硫離子以及氯離子等等污染物，經檢測，只有化學需氧量是超標的，所以污水處理系統把化學耗氧量存量作為狀態變量，把化學耗氧量產生量、化學耗氧量的減少量以及化學耗氧量的自然降解量來作為速率變量，并同時用多個輔助變量來和其他的子系統相互連接。這樣，就能夠把這一模塊的結構關系進行確定。并可以得出以下的方程：

水污染化學耗氧量存量（CSWR）CSWR.K=CSWR.J+DT×（CCSL.JK-CJSL.JK）

化學耗氧量產生量（CCSL）CCSL.JK=CCSL.JK+CSHWSL.JK

生產廢水化學耗氧量產生量（CSCFSL）CSCFSL.JK=SCFSPFL.JK×pndz.k

生產廢水排放量（SCFSPFL）SCFSPFL.JK=GYZCZZ.JK SCFSPFLgfwypfl.k

生活污水化學耗氧量產生量（CSHWSL）CSHWSL.JK=SHWSCSL.JK×Indz.k

生活污水產生量（SHWSCSL）SHWSCSL.JK=P.K×rjwscsl.k

化學耗氧量減少量（CJSL）CJSL.JK=CZRXJL.JK+CXJL.JK

化學耗氧量自然消解量（CZRXJL）CZRXJL.JK=CSWR.K×czrxjxs.k

化學耗氧量自然消減量（CXJL）CXJL.JK=WSCFSL.JK×（fsnd.k-dbnd.K）

污水廠進廢水量（WSCFSL）WSCFSL.JK=IF THEN ELSE（FSZL.K×fscll.k>=WSCCLL.K，FSZL.Kfscll.k）

廢水總量（FSZL）FSZL.K=SCFSPFL.JK+SHWSCSL.JK

污水廠污水處理能力（WSCCLL）WSCCLL.K=WSCLTZ.K×wywscll.k

污水處理投資（WSCLTZ）WSCLTZ.JK=HBZTZ.K×wstzl.k

區域地表水化學耗氧量濃度（CDBSND）CDBSND.K=bjnd.K+CSWR.K÷njjll.K

水質相對污染度（SZXDWRD）SZXDWRD.K=CDBSND.K÷bjnd.K

（二）大氣污染處理系統。對于化工工業區化工企業排放的大氣污染來講，主要污染物有二氧化硫、二氧化氮、總懸浮顆粒物等等。現在把二氧化硫存量作為狀態變量、把二氧化硫產生量和消減量作為速率變量，同時把多個輔助變量和其他子系統相互連接。這樣，就能夠把這一模塊的結構關系進行確定，就可以列出相應的方程，其方法和上述方法相同。

三、結語

總之，環境執法工程的計算機仿真是一項比較系統且較為復雜的工程，利用計算機仿真技術能夠為環境執法人員搭建出一個真實且能夠自然交互的管理平臺，從而為環境執法人員工作的有效開展提供有力的依據。

參考文獻：

[1]孫玉峰.礦區環境系統力學仿真模型的建立[J].遼寧工程技術大學學報,2006,2

篇7

【關鍵詞】 數字電路 EDA 教學改革 實驗教學

“數字電路”是高等院校電類專業的一門重要的專業基礎課，具有較強的應用性和實踐性。因此數字電路的實驗教學在課程中占有很重要的地位。傳統的實驗教學方法已經不能滿足技術發展的需求。引入EDA仿真技術可以彌補傳統方法的不足，加深學生對所學知識的理解，同時提高了學生的學習興趣。

1 數字電路課程實驗的現狀

傳統的數字電路實驗多以驗證性實驗為主，配以少數的綜合性設計實驗，驗證性實驗如常用組合邏輯電路及常用時序電路等；綜合性的設計實驗往往以課程設計的形式進行。實驗的方法是用面包板和導線進行搭接電路，配合試驗箱進行調試，這就是實驗的全過程。雖然傳統的數字電路實驗模式在培養學生實際動手能力等方面起到了一定的作用，但還存在一些不足。

（1）實驗課時有限，學生往往只能在有限的時間內完成規定的簡單實驗，而加大實驗難度重復驗證則根本沒有時間完成，達不到對所學知識舉一反三的目的。

（2）實驗經費短缺，實驗的器件往往是重復利用，而且器件的種類也比較少，學生接觸新產品、新器件的機會較少，難以適應當前電子技術的發展。

（3）數字電路課程設計內容相對復雜，需要大量器件來實現，設計過程中還要反復驗證，因此設計周期長，效率低，器件的損耗也較多。

2 EDA仿真技術應用于實驗教學的舉例

2.1 Quartus II軟件應用于數字電路的實驗教學

以設計任意進制計數器為例來說明Quartus II仿真軟件的應用。傳統的實驗教學是學生在實驗室中先驗證74160為十進制計數器；然后再利用74160自行設計任意進制計數器，并把結果利用LED數碼管顯示出來。這樣做的結果是學生時間不夠用，好多學生都沒有時間去完成任意進制計數器的設計。即使完成，也是僅僅完成一個簡單的設計。如果學生課下能利用Quartus II軟件對要做的實驗進行預習演練，并仿真看到結果，則實驗課上就節省了大量時間，學生可以用節省的時間多做幾組實驗，加深了對所學知識的理解，提高了學生的動手能力。

以設計17進制計數器為例，學生如果課下利用Quartus II軟件把原理圖畫出來（如圖1所示），并且編譯仿真后看到仿真結果，則會對所設計的電路充滿信心，實驗室開放時，把所設計的電路搭建出來即可，節省了大量時間，激發了學生的學習興趣。

2.2 multisim軟件應用于數字電路的實踐教學

學生在做數字電路課程設計時，課程設計的內容相對于驗證性實驗要復雜的多，學生的設計量也較大。以數字鐘課程設計為例，學生首先要構思，把簡單的數字鐘分為三個部分：小時、分、秒。學生要把每一部分設計完成，最后綜合設計整體電路。如果只是在實驗室進行，學生每次設計都要搭接實驗電路，如果不理想則要拆掉重新再做，這個過程費時費力，器件的損耗也較多，可靠性差，效率低。因此如果學生能利用multisim軟件在計算機中仿真驗證自己的想法，則可解決上述問題。學生首先可以利用軟件設計秒電路，設計好后仿真驗證結果，如果不正確，則可以檢查是否元件選擇錯誤，如果元件沒錯則可以檢查電路連接是否有問題，由于都是在軟件中操作，所以省時省力，又因為是虛擬平臺，元件也無損耗，當設計完秒電路后再設計分電路和小時電路，直至整個電路設計完畢，看是否滿足設計要求。

因為軟件提供了功能強大的元件庫，學生可以在軟件中任意選擇元器件，器件來源不受控制，同時降低了器件的損耗率；因為是用軟件仿真設計電路，學生可以反復驗證自己的想法，查找原因及修改都很方便，省時省力，效率高；又因為是仿真結果正確后連接電路，所以硬件連接電路時很少出錯，即使出錯也不會是原理性錯誤，而其他錯誤如電路接觸不良等則很好解決。

3 引入EDA仿真技術的好處

（1）提高了實驗的可靠性及成功率。在一些復雜的電子技術實驗中，經常會因操作不當或設備條件限制而觀察不到實驗結果，引入EDA仿真之后，實驗操作就會變得相對簡單，實驗條件很容易改變，也方便查錯糾錯，同時也能夠直觀反映出電子設計可能存在的差錯和時序競爭，并方便分析及解決這類問題，大大提高了實驗的效率和質量。

（2）實驗不再受課時和實驗器材的限制。由于大部分工作是在軟件平臺上進行，加上計算機的普及，設計工作可以走出實驗室，完全在這個虛擬的實驗箱上實現；同時大大降低實驗器材的消耗，減少了因操作不當造成的儀器設備損壞，節省了實驗室的運行費用。

（3）提高了學生的學習興趣。學會利用EDA仿真工具，大大提高了學生的學習信心，而且EDA技術是現代電子技術發展的反向，學生掌握這門技術就與現代電子技術發展同步，適應l市場需要，進一步激發了學生的學習興趣。

4 結語

將EDA仿真技術引入到數字電路實驗教學中，它將使專業基礎課教學內容與世界電子技術發展同步，并使原有實驗教學模式和教學內容產生飛躍，提高教學效率，擺脫傳統的設計方法的思維模式。同時也培養學生的創新意識和創新能力，提高學生的競爭能力，適應市場需要。

參考文獻：

篇8

關鍵詞：仿真技術；電氣控制技術；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.252

0 引言

隨著社會和經濟的發展，各企業單位對專業人才的實踐能力也有了越來越高的要求。在電氣控制技術教學中，教師可以通過應用仿真技術，優化教學方案，培養學生的專業知識與實踐技能，為學生未來的就業打下基礎。

1 明確仿真技術在電氣控制技術教學中的應用要點

在電氣控制技術教學中，應用仿真技術，教師應當明確以下幾個要點，保證仿真技術能夠得到有效的應用。其一，提高學生的興趣。電氣控制技術相關的知識技能比較復雜，如果學生沒有足夠的學習興趣，很難保持較高的學習熱情和效率。因此，教師在應用仿真技術時，要考慮這一點，不僅要將問題本質模擬出來，還要導入一定的應用場景，學生在場景中能夠更直接的了解到電氣控制技術的應用，有利于加深學生對相關知識的理解，提高學生的學習興趣。其二，理論教學與實踐教學相結合。電氣控制技術教學中，無論理論教學還是實踐教學都非常重要，應用仿真技術，教師要把理論知識教學與實踐教學有機的結合起來，讓理論教學中合理穿插實踐教學，這樣的教學方式，可以讓學生更及時的通過實踐快速理解掌握相應的理論知識。

其三，指導學生改善學習方法。仿真技術在電氣控制技術教學中的應用，教師不僅要用于優化教學方案，還要指導學生，根據仿真技術提供的學習條件，適當改變自己的學習方法。例如，教師可以利用仿真技術為學生模擬探究性場景，讓學生在場景中自主學習，發現問題并合作探究解決問題的辦法，這樣的學習方式，能夠讓學生從被動的學習狀態解脫出來，有利于提高學生的學習主動性，還能讓學生的探究能力與合作能力得到一定的鍛煉，有利于培養學生的綜合能力，而且在探究學習的過程中，教師可以在模擬的場景中添加更多維修、建設等方面的元素，讓學生能夠了解到更多的知識，在未來的工作中，能夠具備更強的解決問題的能力。其四，充分調動學生的積極性。學生在學習中的積極性直接影響其學習效率，因此，在教學過程中，教師必須充分調動學生的積極性。在電氣控制技術教學中，教師可以應用仿真技術，模擬出實踐場景，在場景中為學生安排一定的學習任務，讓學生圍繞學習任務，展開比賽。學生處于朝氣蓬勃的年齡，大多具有很強的表現欲和競爭意識，這樣的教學方式，能夠充分利用學生的這些特性，調動學生的學習積極性，提高學生的學習效率。

2 發揮仿真技術在電氣控制技術教學中的作用

其一，應用仿真技術，增加實驗教學，提高學生的學習效率。在電氣控制技術教學中，理論知識是實驗教學的基礎，但如果課堂時間都用來講解理論知識，而將實驗教學分離出來，就會讓學生在復雜和抽象的公式原理中感到疲倦，單一類型知識內容的長時間教學，是不利于學生注意力的保持的，也讓學生難以得到思維上的休息，理解能力會隨時間而下降，進而還有可能導致學生對課程學習的厭倦。因此，教師可以應用仿真技術，在課堂上為學生提供模擬實驗演示，將實驗教學引入課堂中，學生在學習一部分理論知識后，觀看相應的演示實驗，就能夠適時改變學習方式，有利于打開思路，加深學生對相關知識的理解。仿真技術的應用不同于實際的實驗教學，不需要從實驗室搬移各種儀器，也不會占用教師的空間，操作起來也非常簡便，能夠最大效率的發揮作用，提供學生的學習效率。

其二，應用仿真技術，優化實驗教學。在電氣控制技術教學中，有一些實驗教學的內容難度較大，操作存在一定的危險，或者實驗器材比較昂貴易損。對于這些實驗的教學，如果采用實際的實驗器材進行，學生束手束腳，難以取得很好的教學效果，而應用仿真技術，學生可以通過電腦操作模擬的實驗器材，不僅不會有任何的危險性，也不會造成實驗儀器的損壞，還能真實的還原實驗的各部分細節，對于實驗中的錯誤操作，系統會自動檢測并發出提醒，讓學生能夠及時的發現自己的錯誤并加以改正。此外，應用仿真技術進行模擬實驗，很多操作只需要點擊一下即可完成，能夠大幅減少實驗操作的時間，為學生提供更多的時間去思考實驗細節和原理，這有利于學生在提高實踐能力的同時，培養邏輯思維能力，加深對實驗相關知識的理解。

3 仿真技術在電氣控制技術教學中的應用步驟

教師在應用仿真技術進行模擬實驗時，需要遵循以下幾個步驟。首先，實驗模型的構建。為了提高學生對相關實驗器材的認識，教師應當將模擬實驗中各類器材按相同比例構建，使模擬實驗場景更符合實際。第二，實驗原理的教學。教師要在實驗前為學生講解實驗的原理，以及實驗中涉及的主要儀器的結構和功能，然后為學生演示一遍實驗操作，讓學生能夠了解大體的實驗流程以及實驗操作。第三，學生實踐操作。教師在實驗教學中更多的起到引導者的作用，學生開始實踐操作后，教師應當減少直接的教學，在學生遇到困難時，再給予一定的幫助，充分發揮學生的個人能力，提高教學的有效性。

在電氣控制技術教學中，仿真技術的應用不僅能夠加深理論教學與實踐教學的聯系，還能有效降低實驗的風險和經濟成本，為學生創造更好的實驗學習條件。教師合理設計教學方案，充分發揮仿真技術的作用，提高教學的有效性。

參考文獻：

[1]李斌，鄒燦紅.電氣控制與PLC應用技術仿真教學應用研究[J].電氣電子教學學報，2015（06）：117.

篇9

關鍵詞：機械設計；仿真技術；應用

引言

仿真技術的應用，主要就是對計算機技術下加以實現的，通過多種學科理論作為基礎，在計算機的軟件工具支持下，發揮著重要作用。在早期的計算機仿真技術的應用，是隨機數通過實驗求解隨機問題方法的應用，在近些年的科學技術迅速發展下，和工業領域的發展有著緊密的結合，這樣就對工業發展起到了很大促進作用。通過從理論上對仿真技術的應用研究，就能為實際機械設計制造發展提供理論支持。

1 機械設計制造中仿真技術的應用重要性和應用流程

1.1 機械設計制造中仿真技術的應用重要性分析

機械設計制造產業在我國的經濟發展中起著重要促進作用，從上世紀七十年代以來，在全球化的競爭發展方面愈來愈激烈，產品消費結構也在向著個性化以及多元化的方向發展。仿真技術的出現，對機械設計制造產業就有著很大推動，而在收到經濟水平的因素影響，在實際操作系統的應用上費用相對比較高。仿真技術的應用，在設計人員將計算機技術作為載體下，通過運用相應的軟件以及構建數據模型等，這樣就能對參數詳細準確的分析，在機械設計制造當中應用，就能有效提高設計的效率[1]。機械設計制造中仿真技術的應用，只需要設計人員結合不用方案在仿真軟件當中進行構建虛擬機，從而就能有效完成不同假設性虛擬實驗，對最優化的方案進行選擇。仿真技術的應用對計算的精度可有效保證，對研發的質量也能有效提高，節約了大量的研發資金，這對機械設計制造行業的可持續發展就有著積極促進作用。

1.2 機械設計制造中仿真技術的應用流程分析

機械設計制造領域的發展，需要從多方面加強重視，在機械設計制造過程中仿真技術的應用，主要是在電腦數學模型以及仿真模式的建立基礎上應用的。仿真技術的應用涉及到圖形學以及幾何造型學等，在對系統實質抽象數學模型的處理過程中，要按照相應的程序進行實施。首先就是對模型進行建立，仿真技術應用中先要能抽象出能達到仿真目的的可靠系統，然后加上邊界以及約束條件[2]。接著就要對相應學科知識的應用，把這一系統在數學表達的方式下進行闡述。主要的內容就是數學模型，模型的構建過程中，就要結合時間關系進行劃分。在模型的構建類型上有動靜兩種模型類型，在動態模型方面又分為連續時間以及離散時間和混合時間幾種。

機械設計制造過程中的仿真技術應用流程中，在模型的變換層面就比較關鍵。這一環節主要是將抽象的數學表達進行轉換成計算機處理形式。然后通過適當的算法以及計算機語言，就能對仿真模型進行分析，這就需要對計算機研發新的系統，或者是通過仿真軟件加以應用，都能夠達到模型變換的目的[3]。

接著就是模型的實驗環節。也就是把創建仿真模型輸入到計算機當中，通過仿真模型的運行就能獲得仿真結果。在進行仿真實驗中是通過先期設計實驗方案進行運行的，這樣就比較的簡單。對于仿真實驗的結果的衡量標準問題，就要先對仿真實驗的結果進行辨析，對其結果的可靠性進行檢驗可通過反正過程反向驗證法以及置信通道方法加以應用。通過這一系列的程序實施，就能有助于仿真技術的積極作用發揮。

2 機械設計制造中仿真技術的應用特征及實際應用

2.1 仿真技術應用的特征體現分析

第一，應用范圍大特征。仿真技術在機械設計制造當中的應用，有著鮮明的特征體現，從產品設計到制造和測試維護的整個過程中，仿真技術都能貫穿始終。在機械產品的概念設計以及詳細設計和加工制造等環節，仿真技術都能發揮積極的作用。在仿真技術的實際應用中，在范圍上得到了迅速擴大化，仿真對象和目的上從研究制造對象動力學以及運動學特性，已經向著研究制造系統設計運行方向發展，在庫存管理以及產品開發過程組織等層面都有著涉及。

第二，集成化特征。機械設計制造過程中的仿真技術應用，在集成化的特征層面表現的比較突出，也就是對仿真技術的綜合性應用，從而就能有效形成可運行的產品開發以及制造環境。在仿真的類型上是多樣化的，有著面向產品以及制造工藝和生產管理等部分的仿真[4]。這些部分對仿真技術的應用都得到了綜合性體現。

第三，分布性特征。仿真技術的應用在和網絡技術的結合下，對仿真的分布性特征上就比較顯著。這是通過制造分布所決定，其中就有著敏捷制造以及虛擬網絡的支持實現的。仿真技術的應用和傳感器以及圖形技術的結合應用特征也比較突出，這就對仿真技術的交互性得到了加強。

2.2 機械設計制造中仿真技術應用

仿真技術在機械設計制造中多個環節都能進行應用，其中在復雜的數值計算分析中的應用作用比較突出。仿真技術應用對機械設計制造中的大量復雜化數據分析計算能力比較強，能將數據分析簡單化以及層次性的實現，這樣就大大的提高了工作效率，對低水平重復勞動的問題也能避免。機械產品的研發設計中，運用仿真技術就能在計算分析上準確快速的實現，直到滿足實際的要求標準，對機械產品材料的浪M以及耗時的問題也得到了解決。機械產品的動力學模型的分析下，對機械產品的結構強度等都能得到有效保障，對機械設備的剛度應變以及動態特性的參數分析能力也比較強。

仿真技術在機械結構的設計中應用，也能優化設計的質量。機械產品是通過大量結構組裝的工藝動作。對新機械產品的研發過程中，結構的正確設定，和結構間的運動得當與否等，都和產品的實際應用效果有著直接的應用。這就需要在仿真技術的應用下，通過三維機械設計軟件的應用進行仿真設計，從而有效的檢查機械結構設計的質量。

將仿真技術在機械設計制造當中的齒輪設計中加以應用，能有效提高齒輪設計的質量。機械裝備當中的齒輪是比較關鍵的零件，對其設計的精度有著高要求，實際設計過程中就要充分注重對仿真技術的應用。具體應用中對visual lisp語言的應用，就能在齒輪端面實施模型的構建以及仿真，能從多個角度實施評估[5]。仿真技術的運用下能對圓弧針齒輪星傳動研究分析，以及對影響正交齒輪齒輪傳動接觸點的參數實施研究，這樣就大大的提高了對齒輪設計的精確度。

3 結束語

綜上所述，機械設計制造產業的發展過程中，隨著新技術的廣泛應用，對整體的機械設計制造產業的發展也有著促進作用。仿真技術和機械設計制造的結合，為我國的機械制造產業帶來了生機，為促進機械制造產業的可持續發展以及科學性發展打下了基礎，希望此次研究有助于實際機械設計制造產業的發展。

參考文獻

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[2]賈志欣，樓應侯，張學昌，等.機械設計制造及其自動化專業網絡化平臺建設[J].實驗科學與技術，2013（04）.

[3]張寶坤，王淑霞，王艷.機械設計制造及其自動化的發展方向[J].化工裝備技術，2014（04）.

篇10

醫學物理學是把物理學的原理和方法應用于人類疾病預防、診斷、治療和保健的交叉學科。因學科的交叉性強，醫學物理實驗在普通物理實驗實難于完成，而建設專門醫學物理實驗室存在諸多方面的困難。現代虛擬仿真技術的出現，為醫學物理實驗的開展提供了較好的條件。

一 虛擬仿真技術在實驗中的優勢與特點

虛擬仿真實驗是利用計算機仿真技術應用于物理實驗教學的一種實驗模式。物理實驗中所呈現的實驗環境和實驗儀器都是通過計算機程序軟件完全虛擬運行產生的，雖然完全虛擬，但卻能通過虛擬的仿真操作， ，獲得物理實驗的結果，、分析物理實驗的結果。幫助學生更快速、有效、準確地揭示自然界的本質和規律。對一些復雜的、危險的、設備購置費用昂貴的實驗，在課堂和普通實驗室中無法實現實驗，如醫學物理中的核磁共振實驗等一些實驗。虛擬仿真實驗模式更具有不可替代的獨特的實驗教學優勢。虛擬仿真實驗模式的主要特點與優勢如下：

1、將改變以教師為中心的傳授式教學模式

該模式通過教師指導性的虛擬實驗設計和學生自主學習活動的設計，可充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用。虛擬仿真技術可增強學生在學習活動中的思考和創新。虛擬現實技術作為一種認知技術，它不僅使學生能夠有效地通過觀察提出假想，而且，虛擬仿真技術提供的優良的交互性使實驗教學系統能夠為學生提供必要的反饋，學生成才可自主地、個性化地實現。學生可以通過屏幕提示逐步思考、選擇，探索物理現象的本質，大大增強學生的理解力和掌握能力。

2、可更加構成開放性的教學環境。

它可以實現教材、方法、時間和空間等方面的開放性，使學生可以自行設計和選擇實驗方式，可提供給學生充分發揮想象力的空間；它可以設計以學生探索為主的模式，允許學生探索和建構虛擬環境，充分發揮學生的直覺思維能力、創造思維能力和實際的創造力。虛擬仿真實驗可以通過驗證型、測試型、設計型、糾錯型和創新型等不同形式的訓練，培養學生的分析、應用能力和創新能力。

3、可使教學內容更加豐富

虛擬仿真實驗可突破時空限制，恰如其分地演示一些復雜、抽象、遠離人們日常生活經驗、不便直接觀察的自然過程和現象，全方位、多角度地展示科學內涵。這將有利于學生進行擴散思維，有利于學生將已有知識向新知識學習遷移。利用虛擬仿真技術可讓學生學習一些實際中具有時間性、可變性、距離性、抽象性且用別的方法很難觀察和驗證的各種物理現象，使那些抽象、枯燥、難懂的學習內容以生動形象的形式表現出來，可大大增強學生的理解力和掌握能力。虛擬仿真物理實驗教學可提高實驗過程的可重復性、實驗結果的可鑒別性，以及減小技術水平差異帶來的影響，能讓更多的同學完成高水準的物理實驗，對提升實驗教學質量將起到促進作用。

4、有利于改進教學方式和手段

教師可通過身臨其境的和自主控制的人機交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應，開展啟發式教學；學生可通過自我組織、制定并執行實驗計劃，進行自我評價，開展適應式學習。運用虛擬現實技術，通過刺激學生的視覺、聽覺神經，調動學生的學習積極性和主動性，提高教學效果。

5、能克服新技術更新對實驗儀器的淘汰

虛擬仿真實驗模式可以克服實驗室器件品種、規格和數量不足和儀器損壞的困難，又可以在節約大量昂貴的實驗儀器費用的前提下，重復使用并時常更新實驗“儀器”。運用虛擬仿真技術，可以將現代科學研究與發展的最新技術所產生的大量教學信息，直接地表現出來，展示于學生眼前，便于學生了解和掌握。現代物理理論的發展使得通常的實驗儀器、實驗方法遠遠無法滿足現代物理理論的要求，隨著現代物理理論日益抽象的內容和形式的多樣化，這種變化趨勢無疑會越來越大，而虛擬儀器將能彌補其不足。

6、有利于提高實驗效率與效果

傳統實驗模式是在實際的操作中完成物理實驗，但在探索性實驗中由于需要較長時間的試做過程，學生必須通過在不同的實驗條件下，采集與處理足量的數據資料，才有可能在比較與分析的基礎上歸納出適當的規律形式。其實際效果是制約了實驗教學在時空環境和選題內容上的開放性。而學生憑借現代虛擬仿真技術，在計算機上就能快速地完成該種物理實驗，減少了大量枯燥的需要反復進行的步驟雷同的操作，不僅可以提高教學實驗測量與顯示的精度，而且還將大大節省在此環節上所消耗的時間，學生得以有更多機會去關注與實驗任務密切相關的探索性設計問題。同時，它又能解決實驗室開放的整體安排發生沖突的問題。

7、可實現實驗的遠程教學

虛擬仿真物理實驗教學，可安裝在遠程服務器上的網絡版本，學生可以利用自己適合的時間在本地計算機上完成實驗過程。虛擬仿真實驗更易實現基于網絡的遠程實驗模式 ，教師可實現遠程教學與答疑。這種實驗教學，一方面可以通過B/ S 模式架構因特網上仿真物理實驗的動態網頁，實現多名異地學生同時在線實驗，其新穎的實驗方式也極易喚起學生的合作學習興趣；另一方面可以搭建諸如BBS、在線答疑等形式的師生之間或學生之間互動的平臺，這個網絡平臺將便于彼此之間交流實驗中的問題與體會，增強合作學習的時空開放性，有利于團隊合作精神的培養和實驗教學目標的實現。通過局域網實現交互式遠程教學， 高水平的名師由一校“獨占”資源變為多校“共享”，促進了物理實驗教學水平的普遍提高。

二 虛擬仿真技術在醫學物理實驗中應探討的幾個問題

虛擬仿真技術是近些年才應用于教育教學，與傳統的教學方法和理念相比，在觀念和理念都需改變。在目前虛擬仿真技術在醫學物理實驗的應用過程中，還有以下一些問題亟待解決。

1、虛擬仿真醫學物理實驗軟件的開發

虛擬仿真實驗要應用于醫學物理實驗教學，首先必須要開發一套實驗的虛擬仿真的應用軟件，該應用軟件應能體現某個物理理論與物理現象，反映實驗與理論的內在聯系。虛擬仿真實驗教學可以借助于計算機虛擬仿真軟件呈現實驗儀器與實驗場景，交互式地向學生展示實驗設備的外觀與內部工作過程，使物理實驗現象呈現在學生面前，從而得到更好的效果。

2、教師要轉變教學觀念

虛擬仿真實驗教學將會極大地促使教學觀念發生變化，從以教師為中心的授課形式改變為以學生為中心的個性化教學、合作化教學；學生由“要我學”轉變為“我要學”，變“被動聽講”為“主動學習”， 由傳統“教材控制”轉變為“學習者控制”，在虛擬現實環境中主動參與、自我探究來構建知識結構。

3、對教師業務水平要求較高

虛擬仿真實驗教學要很好實施，必須提高教師的業務水平與能力。教師必需要掌握虛擬仿真技術與現代化教學手段；設計性好虛擬仿真形式的物理實驗，探索對學生的虛擬仿真實驗監控、引導和及時掌握完成情況的方法；研究對學生進行虛擬仿真形式的物理實驗的水平和能力的評價和考核方式，尤其是對實驗中的創新性能力如何評定成績等。因此，新型的虛擬仿真實驗教學的考核方法與指標也是一個需要研究的課題。

三 發何在醫學物理實驗教學中制作虛擬仿真實驗

我校是一所衛生類職業學校，學校沒有設置普通物理實驗室，在醫學物理實驗教學中，只能通過虛擬仿真技術來實現實驗。如在講授透鏡成像的實驗時我通過FLASH制做了透鏡成像小實驗，如圖1，學生雖然沒有通過實際鏡片成像，但以很直觀地了解了透鏡的成像特性。除了自已制作簡單的物理小實驗的同時，我也利用《仿真物理實驗室》來設置物理實驗。通過《仿真物理實驗室》讓物理實驗教學變的輕松簡單。